富水砂卵石地層盾構(gòu)施工引起空洞的機理及對策研究.pdf

1、近年來，隨著國家對基礎(chǔ)建設(shè)的大力投入，全國各大型城市紛紛掀起的“地鐵熱”，而隨著地鐵越來越多的投入運營使用，地鐵本身所存在的問題也越來越引起大眾的重視。在地鐵施工中，由于盾構(gòu)機設(shè)備開挖作業(yè)方式不對、背后注漿壓力不夠等原因極易在襯砌背后留下空洞。空洞使襯砌受到不均勻的載荷，不能產(chǎn)生充分的地層反力，使原本主要承受壓力的襯砌管片承受彎矩，從而大大影響襯砌結(jié)構(gòu)的承載能力及結(jié)構(gòu)本身的耐久性。這些空洞的存在往往使裂縫產(chǎn)生甚至失穩(wěn)，這對地鐵這種客流量

2、大的載體產(chǎn)生很大的威脅。
　　 成都地鐵1號及2號線盾構(gòu)區(qū)間的修建過程中及修建完成后，在地表曾經(jīng)發(fā)生多起地面空洞，其中一部分是由于地層本身存在溶洞等薄弱區(qū)域，另一方面是由于盾構(gòu)開挖造成的土體損失引發(fā)的土體空洞效應(yīng)。地鐵施工本身所具有的優(yōu)勢如便捷、快速、經(jīng)濟等已經(jīng)被其建成后的地面塌陷、房屋開裂等“空洞后遺癥”所抵消。如何對盾構(gòu)施工后留下的空洞進行有效判斷，并可靠地進行處理，已經(jīng)是擺在相關(guān)專業(yè)人士面前的急切問題了。目前，對巖溶空洞和

3、煤礦采空區(qū)等引發(fā)空洞的研究文獻較多，研究內(nèi)容也比較深入;而針對盾構(gòu)施工導致的隨機地層空洞的研究較少，對地層空洞產(chǎn)生的機理的認識和研究尚屬起步階段，研究深度仍停留在經(jīng)驗類比和語言描述水平。本文主要以成都地鐵2號線為背景，針對砂卵石地層特性，對盾構(gòu)施工誘發(fā)的地層空洞的形成及演變機理進行研究，并尋找能夠解決地層空洞的對策，論文主要完成了以下幾方面的工作:
　　 1.通過地鐵1、2號線的施工實踐以及相關(guān)的地勘報告，得出了成都地區(qū)富水砂卵

4、石的主要土體特性，并從砂卵石地層的土層特性出發(fā)，結(jié)合地鐵施工實際，對盾構(gòu)施工誘發(fā)滯后地層空洞的機理進行研究，得出了盾構(gòu)開挖引起地層空洞的主要原因。
　　 2.通過文獻得出了在不同地質(zhì)條件下空洞形成后的受力機理，并在此基礎(chǔ)上進行數(shù)學推導，得出了盾構(gòu)在砂卵石地層中的臨界埋深。
　　 3.采用離散元軟件對砂卵石條件下不同尺寸、不同埋深的地層空洞的演化變形規(guī)律進行了系統(tǒng)分析，得出了空洞的演化變形規(guī)律。
　　 4.提出了地

5、層空洞“預(yù)防為主，治理為輔”的處理原則，在分析盾構(gòu)開挖過程的基礎(chǔ)上提出了在盾構(gòu)開挖前、開挖過程中、開挖后的預(yù)防控制措施。
　　 5.分析了目前幾種空洞治理措施的不足，找出了地層空洞“久治不愈”的部分原因，并針對治理措施的不足提出了改良后的治理措施。
　　 6.通過對地鐵2號線某盾構(gòu)區(qū)間監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，提出的Peck公式在成都砂卵石地層的適用性條件，通過反分析擬合得出成都地鐵砂卵石地層的沉降參數(shù)分布，并提出一種地層損失量的